64

Р.Э. Классон (1868-1926) возглавлял строительство целого ряда электростанций в Петербурге и Москве, изобрел гидравлический способ добычи торфа и т. д.

Создание трехфазной системы явилось важнейшим этапом в развитии электротехники. Электрическая энергия из мест ее дешевого получения (река, залежи угля, торфа) могла теперь передаваться в удаленные промышленные и городские районы. Процесс электрификации стал захватывать все новые области производственной деятельности человека, способствовал развитию производительных сил.

С1897 г. началась электрификация крупных городов России.

Вконце 1906 г. были изобретены подвесные изоляторы, что позволило увеличить величину передаваемого напряжения.

Первая энергетическая система в России была создана на базе двух электростанций в Баку. Эту систему создали инженеры электротехники Р.Э. Классон и Л.Б. Красин в 1902 г.

Более подробно электрификация России будет рассмотрена дальше. Следующий параграф посвящен различным видам электростанций, которые существуют или разрабатываются в настоящее время.

3.5.1.Виды электростанций

Электрические станции, которые стали интенсивно строиться в 70-80-х гг. XIX в. и продолжают строиться в настоящее время – т.е. в начале XXI века, можно классифицировать по первичной энергии на следующие виды:

•тепловые, включая атомные,

•гидравлические,

•ветровые,

•гелиостанции,

•геотермальные,

•приливные и др.

Тепловые электростанции, в зависимости от типа первичного двигателя (а электрическая энергия пока является только вторичной энергией), подразделяются:

– на электростанции с паровыми турбинами, конденсационные – КЭС или ГРЭС (государственная районная электростанция), вырабатывают только электрическую энергию;

65

–с теплофикационными турбинами – ТЭЦ, в которых одна часть тепловой энергии отдается потребителям в виде горячей воды или пара, а другая часть идет на выработку электроэнергии;

–с поршневыми машинами – локомобилями или дизелями;

–с газовыми турбинами;

–атомные и др.

Рассмотрим кратко, что собой представляют перечисленные виды электростанций.

Тепловые электростанции

Они состоят из следующих основных крупных узлов (рис. 44).

Рис. 44. Схема тепловой электростанции

1. Котельная установка – служит для выработки пара из воды за счет использования тепла топлива (угля, торфа, нефти, мазута и т.д.). В котельную установку входит топка, где происходит сжигание топлива, и паровой котел. Кроме этого в нее входит пароперегреватель, экономайзер – для подогрева питательной воды, воздухоподогреватель – для подогрева воздуха для топки. Котельная установка имеет также вспомогательное оборудование:

•тягодувное устройство – естественное, в виде высокой трубы, или дутьевые вентиляторы – искусственное;

•золоуловители (фильтры);

•водоподготовка – очистка воды.

66

2. Паровая турбина, (рис. 45). Она состоит из вала, на котором прочно насажены диски. На ободах этих дисков закреплены особо изогнутые рабочие лопатки. Вал вращается на подшипниках. Пар из котла по соплам поступает на рабочие лопатки турбины и заставляет вал турбины вращаться. Выходя из пространства турбины, пар конденсируется, чтобы

создать больший пере-

Рис. 45. Разрез турбины пад в давлении, уско-

рить протекание пара и повысить эффективность цикла. Давление уменьшается со 100 до 0,4 атм.

3. Электрогенератор. Его ротор находится на одном валу с турбиной. Электрогенератор вырабатывает электрическую энергию, которая поступает на преобразовательную подстанцию.

Газотурбинные электростанции

Они работают примерно по тому же принципу, что и паротурбинные, но в качестве рабочего вещества используется не водяной пар, а газ – продукт сгорания топлива или природный газ. Применение газовых турбин в настоящее время – одно из перспективных снижений затрат на получение электрической и тепловой энергии. Для них характерно блочно-модульное исполнение, высокие технические характеристики, малые габариты (так как не требуется паровой котел и паропроводы). Для повышения эффективности они укомплектовываются водяным котлом-утилизатором, КПД с таким котлом примерно равно 77 %.

67

Гидроэлектростанции (ГЭС)

В гидростанциях для производства электроэнергии используется энергия движущейся воды (рис. 46).

Рис. 46. Гидроэлектростанция

Первичными двигателями электрогенераторов являются гидротурбины, в которых потенциальная и кинетическая энергия воды преобразуется в механическую энергию для вращения ротора генератора.

Гидротурбина состоит из рабочего колеса и направляющего устройства. Рабочее колесо жестко закреплено на валу турбины, имеет на своем ободе по всему периметру ряд особо изогнутых лопаток.

Направляющее устройство придает движению воды нужное направление и регулирует количество воды, поступающее в турбину с помощью поворотных лопаток. Механизм разворота направляющих лопаток связан с регулятором турбины, поддерживающим постоянное число оборотов турбины и тем самым частоту тока. Из рабочего колеса вода отводится через всасывающую трубу в нижний бьеф гидростанции.

Мощность, развиваемая турбиной на валу, Рт, зависит от расхода воды Q (м3/с), от напора воды Н (м) (т.е. от разности высот воды между верхним и нижним бьефом реки) и от k – коэффициента полезного действия гидротурбины,

Pт=Q H k .

Гидроэнергетика России характеризуется высокой степенью концентрации мощностей. Крупнейшие ГЭС приведены в табл.1.

68

Рис. 47. Нурекская ГЭС

.

На рис. 47 показана схема высокогорной Нурекской ГЭС, высота ее плотины около 300 метров.